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探索一种监测典型草原草场退化的新方法

张剑  
【摘要】: 大范围、实时、准确地监测典型草原地区草场退化或健康状况对于草原生 态系统的保育、农牧业的可持续性发展具有非常重要的意义。比起传统的群落学 研究方法,遥感技术对于监测大尺度的植被状况具有无可争议的优越性,并且已 经被广泛引入监测植被覆盖变化的研究中。本项研究系统地分析、综述了过去用 非遥感手段对放牧和草场退化的关注和研究,介绍了遥感技术应用于植被研究的 理论基础、主要途径(植被指数)、有关领域的研究进展。特别是本文提出草场 退化状况或整体健康状况可以由若干相互独立的的层面表示,而过去监测植被变 化主要依赖的NDVI等植被指数只能监测草原植被的个别层面(总量层)。 本文以草场放牧退化比较典型的内蒙古锡林河流域为研究对象,在进行了 大量的野外样方调查的基础上,提出一种结合群落样方调查和遥感技术的监测草 场健康状况的新方法。本文引入主成份分析方法(PCA),从包含12个反映群落 各方面信息的变量中提取出3个有特定生态学意义的主成份,并进一步对其进行 分析组合,得出一个能比较敏感、全面反映群落健康状况的新指标—草场健康指 数(GHI)。从6波段的植被光谱反射数据中比较理想地提取出2个主成份:可 见光因子和红外光团子。表征群落总量、放牧退化的主成份和GHI与样方光谱 反射值有相当的相关性,由此得到GHI与可见光、红外光因子的回归模型。 应用此模型到卫星遥感数据(TM),得到GHI影像,并与同一数据的NDVI 影像作对比研究,发现GHI在反映放牧等人为干扰对草原植被的影响效应方面 比NDVI有明显的优点。此外,GHI影像对植被分布格局,特别是斑块结构有更 好的显示效果。应用GHI到历史TM数据,对所研究地域的植被覆盖变化、农 牧业的变迁模式等进行了定性研究。研究还发现有较长放牧史的过度放牧区的植 被类型没有沿牧压梯度的规律性分布,而是呈随机斑块分布模式。


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